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石油物探行業高性能計算解決方案

2019-03-27 11:04 來源: 中科曙光
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  • 方案類別:基礎設施

  石油勘探GPGPU解決方案

  隨著高性能計算技術的發展,在基于單程波波動方程算法的地震成像技術得到廣泛應用的同時,基于雙程波波動方程算法(逆時偏移)的地震成像技術成為了當前的研究熱點,有望在成像效果上得到進一步提高,但由此帶來的計算量提高了一個數量級至數十倍,為了有效解決計算能力不足所帶來的問題,曙光推出了基于W580-G20 GPU服務器的高性能GPU集群解決方案。

  核心計算單元采用曙光W580-G20 高性能GPU服務器,每個節點可最大支持4塊GPU加速卡,提供最高可超過10T雙精度浮點性能及32T單精度浮點性能(Tesla K80)。網絡單元采用高速40G/56G Infiniband網絡系統,有效解決數據數據傳輸瓶頸問題。整個系統采用主流的Cluster架構,在計算性能、網絡規模、存儲容量等方面有良好地擴展性。

  石油物探地震數據處理系統集群解決方案

  曙光集群系統由計算單元、網絡單元、存儲單元及輔助管理單元組成。

  計算單元采用曙光TC4600/TC5600/TC6600刀片服務器,具有計算密度高、管理簡單、可靠性高等特點。同時,曙光刀片服務器管理監控高度集成:通過統一的監控界面,監控所有刀片資源,包括機箱電源、風扇、計算刀片、背板、交換機。管理系統整合目前兩大監控技術,即IPMI以及KVM (Over IP),真正實現監視控制一體化。

  網絡單元的設計從性能和可靠兩個原則出發,采用2套網絡。網絡配置考慮擴展余量,以便系統擴充。網絡方案設計充分考慮到了計算節點、存儲節點、網絡交換機的性能參數,在保證了系統穩定的前提下,使每臺設備都能得到最大限度的利用。

  千兆管理網絡

  萬兆計算網絡(全線速,無阻塞)

  存儲單元的設計考慮到石油勘探地震資料處理是一種數據密集型和計算密集型相結合的應用,對計算和I/O 的處理能力都有很高的要求。大規模集群計算節點如果無法獲得高速率的數據傳輸性能,則能夠進行并發計算的節點效率非常有限,會導致集群系統的CPU 使用率只有10%~50%,嚴重制約計算能力的發揮。同時,隨著地震物探高新技術的快速發展,大數據體三維甚至四維項目越來越多,數據量越來越大,處理的單個數據文件也越來越大(有時原始連片數據能達到10TB 以上!)。因此,存儲系統必須管理龐大的空間和數據內容。這就要求存儲系統的維護必須非常簡便,并提供豐富但操作簡單的數據管理功能,通常情況下無需通過專業人員進行操作和維護。存儲系統還必須滿足很高可靠性,并且能夠集成多種數據保護和業務連續性的方案。因此配備了曙光高性能的Parastor分布式存儲系統,并通過萬兆網絡為計算節點提供數據訪問。

  石油化工加工過程系統集群解決方案

  石油化工過程的代表性工藝——催化裂化、烴類裂解制乙烯、催化重整,氣固鼓泡流化床,盤環形汽提器以及石油化工廠加熱爐等生產裝置規模龐大,工藝復雜;傳統的實驗方法受限于操作成本以及準確度,難以對石油化工過程系統內復雜的化學與物理過程進行深入而詳細的研究;而借助普通計算機開展的數值模擬研究,由于受限于普通計算機的計算能力,對石油化工過程的研究又會伴隨巨大的時間成本。因此多年來對石油化工過程的研究多是停留在“黑箱”層面,缺乏定量解析,使其優化操作缺乏理論基礎。近年來借助高性能計算,采用CFD方法對石油化工過程進行模擬研究,揭示該過程中的多相流動、傳遞與化學反應規律以及相互之間的耦合作用;以構筑與化學反應特性相匹配的多相流動傳遞環境為目的,進行石油化工過程反應過程的優化研究。

  針對石油化工過程的數值模擬,曙光提供一整套系統的高性能解決方案。解決方案包括高性能計算單元,高速分布式存儲單元,和高速網絡單元,以及用戶控制臺。高性能計算單元根據用戶數值模擬的領域不同,可以選擇高密度的計算刀片,胖節點或GPU節點。高速分布式存儲單元可以采用曙光的最新P300新一代分布式高速存儲系統,保證數據的安全可靠,和高存儲帶寬。網絡單元可以采用千兆或萬兆的管理監控網絡和高速的EDR/FDR/Omni-Path 計算網絡。整個系統充分考慮石油化工過程模擬的應用需求,軟硬件的緊密結合,使得計算單元,存儲單元和網絡單元能夠得以最大限度發揮作用,提高用戶的應用體驗。

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責任編輯:徐向南
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